CN203301391U

CN203301391U - 可连续调整调光玻璃或膜透明度的智慧型电源

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Publication number: CN203301391U
Application number: CN2013202303480U
Authority: CN
Inventors: 史济云
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-04-28
Filing date: 2013-04-28
Publication date: 2013-11-20
Anticipated expiration: 2023-04-28

Abstract

本实用新型涉及一种可连续调整调光玻璃或膜透明度的智慧型电源，应用于调光玻璃或膜的电压控制，也适用于其它任何需要通过遥控、程控、线控等改变输出电压的产品，属于控制电路技术领域，本实用新型采用专用逆变电路将直流电压转换成交流电压的逆变过程中，运用专用逆变芯片的稳压特性（即芯片通过检测、比较输出反馈电压VFB的变化后自动补偿输出电压的变化而达到稳定输出电压），通过调节输出电压与反馈电压VFB分压电路分压电阻的阻值，达到任意调节逆变电源输出交流电压的大小，以实现调光玻璃（膜）透明度的连续调整。本实用新型应用于调光玻璃或膜的电压控制，也适用于其它任何需要通过遥控、程控、线控等改变输出电压的产品，本实用新型结构简单，适用性强，具有显著的经济效益和社会效益。

Description

可连续调整调光玻璃或膜透明度的智慧型电源

技术领域

本实用新型涉及一种可连续调整调光玻璃或膜透明度的智慧型电源，应用于调光玻璃或膜的电压控制，也适用于其它任何需要通过遥控、程控、线控等改变输出电压的产品，属于控制电路技术领域。

背景技术

当今世界，高新技术的发展日新月异，这些高新技术产品极大地提高了人们的生活质量。随着人们生活水平的不断提高，一种调光玻璃走进了人们的日常生活。

调光玻璃，顾名思义就是玻璃的透明度（透光度）可以通过电控、温控、光控、压控等方式调节。由于各种条件限制，目前市面上实现量产的调光玻璃，几乎都是电控型调光玻璃。电控调光玻璃又名调光玻璃、智能调光玻璃、智能玻璃、液晶调光玻璃、电控液晶玻璃等，它是将液晶膜复合进两层玻璃中间，经高温高压胶合后一体成型的夹层结构的新型特种光电玻璃产品。通过控制电流的通断与否控制玻璃的透明与不透明(可透光，类似磨砂玻璃)状态。调光玻璃主要有下述功能：

1.隐私保护功能：调光玻璃的最大功用是隐私保护功能，它可以随时控制玻璃的透明不透明状态；

2.投影功能：调光玻璃还是一款非常优秀的投影硬屏，在光线适宜的环境下，如果选用高流明投影机，投影成像效果非常清晰出众（较适合背投成像方式）；

3.安全特性：调光玻璃也是夹胶玻璃，具备安全玻璃的所有优点，包括破裂后防止碎片飞溅的安全性能，抗打击强度高；

4.环保特性：调光玻璃中间的调光膜及胶片可以隔热、阻隔99%以上的紫外线及98%以上的红外线。屏蔽部分红外线减少热辐射及传递。而屏蔽紫外线，可保护室内的陈设不因紫外辐照而出现退色、老化等情况，保护人员不受紫外线直射而引起的疾病；

5.隔音特性：调光玻璃中间的的调光膜及胶片有声音阻尼作用。可部分阻隔噪音。

由于调光玻璃具有上述功能和特性，调光玻璃的应用场所非常广泛，覆盖行政办公、公共服务、商业娱乐、家居生活、广告传媒、展览展示、影像、公共安全以及汽车制造等诸多领域。

电控调光玻璃除了具有在其两端施加一定电压时呈透明（透明、透光）状态、断电时呈不透明（可透光，类似磨砂玻璃）状态的电控特性，还具有其透明（透光）度随施加于玻璃两极的电压变化而呈现有规律地变化的特点，这就使得通过连续改变控制电源电压来连续调整调光玻璃(膜)的透明度成为可能。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种可连续调整调光玻璃或膜透明度的智慧型电源，解决现有的控制电源只能手动或遥控等控制调光玻璃电源的通、断使其处于透明、不透明状态，通过本实用新型不仅可以遥控、线控调光玻璃控制电源的通、断，而且可以实现连续调整调光玻璃的透明度，有利于充分发挥调光玻璃或膜的优异性能，大大拓展其应用领域。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的，一种可连续调整调光玻璃或膜透明度的智慧型电源，其特征是，所述电源包括外部供电电源电压转换电路、SPWM直流-交流逆变电路、输出反馈电压VFB调节控制电路、保护电路；SPWM直流-交流逆变电路中逆变信号发生器芯片U1的13、16脚为交流输出反馈电压VFB控制端子，改变输出反馈电压VFB分压电路的参数来改变VFB值，此电压变化经U1内部电路误差值计算后调整U1幅度因子乘法器系数使输出交流电压值产生相应变化，达到通过调整VFB值任意调节逆变电源输出交流电压值；SPWM直流-交流逆变电路中逆变信号发生器芯片U1的4、5脚为串行接口RXD、TXD端子。

所述外部供电电源电压转换电路是将输入的交流供电电压通过开关电源电路转换成直流电压（AC/DC），亦可是将车载及其它直流电压转换为需要的直流电压值（DC/DC），也可无此转换电路部分，而将车载及其它直流电压直接输入至后续电路。

所述SPWM直流-交流逆变电路中逆变信号发生器芯片U1产生的逆变信号经Q2、Q3、Q4、Q5、U2、U3元器件组成的电路放大转换后驱动由V1、V2、V3、V4组成的桥式逆变功率放大电路；视输入电压和要求的交流输出电压值，桥式逆变功率放大电路输出的交流电压可以经变压器T进行电压变换后，由交流电压输出端子P2、P3连接输出至调光玻璃或膜，亦可以经电感L1滤波后直接由交流电压输出端子P2、P3连接输出至调光玻璃或膜。

所述输出反馈电压VFB调节控制电路采用电位器、数字电位器或光敏器件控制分压电路中分压电阻的阻值变化；使用数字编、解码电路构成遥控、线控电路，利用解码芯片解码输出的数据信号来改变数字电位器U5控制元件的电阻值。

所述SPWM直流-交流逆变电路中逆变信号发生器芯片U1的6、7、13、14、15、16脚连接U4及外围电路和RT1、R22、R24若干元器件组成的过温、过流保护电路。

本实用新型采用专用逆变电路将直流电压转换成交流电压的逆变过程中，运用专用逆变芯片的稳压特性（即芯片通过检测、比较输出反馈电压VFB的变化后自动补偿输出电压的变化而达到稳定输出电压），通过调节输出电压与反馈电压VFB分压电路分压电阻的阻值，达到任意调节逆变电源输出交流电压的大小，以实现调光玻璃或膜透明度的连续调整。本实用新型应用于调光玻璃或膜的电压控制，也适用于其它任何需要通过遥控、程控、线控等改变输出电压的产品，本实用新型结构简单，适用性强，具有显著的经济效益和社会效益。

附图说明

图1为本实用新型变压器输出逆变电路原理方框图；

图2为本实用新型直接输出逆变电路原理方框图

图3为本实用新型中SPWM直流转交流逆变驱动电路模块原理图；

图4为本实用新型中变压器输出桥式逆变功率放大电路原理图，

图5为本实用新型中直接输出桥式逆变功率放大电路原理图。

具体实施方式

结合附图和实施例进一步说明本实用新型，本实用新型将车载或其它直流电源（交流市电经开关电源电路转换为直流电压AC/DC）经SPWM专用电路逆变为交流电压，由于专用逆变电路带有输出电压反馈VFB功能，调整反馈电压VFB值就可以调整逆变电路输出交流电压的大小，因此通过采用电位器、数字电位器、光敏器件等元件连续调整反馈电压VFB就可以连续调节输出交流电压的大小；采用目前广泛使用的遥控数字编、解码电路（如SC2262、SC2272）输出信号控制VFB调节元件及输出电压的通断，实现了遥控、线控和光控连续改变逆变电路输出的交流电压，从而达到了遥控、线控和光控连续调整调光玻璃透明度（透光度）的目的。如图1所示，本实用新型电路原理方框图为变压器输出逆变电路原理方框图，它主要应用于输入直流电压较低（低于输出交流电压的峰-峰值）或要求输出隔离的场合，它采用先将直流电压直接逆变为交流电压，再通过工频变压器将此交流电压升压（或降压）至驱动调光玻璃需要的电压值；如图2所示，本实用新型电路原理方框图为直接输出逆变电路原理方框图，它先将车载等直流电压通过开关电源进行直流升压变换（DC/DC），使输入至桥式逆变功放电路的直流电压大于输出交流电压的峰-峰值（交流市电经开关电源电路转换为需要的直流电压AC/DC），这样经SPWM逆变电路转换后的交流电压就可以直接驱动调光玻璃。比较图1和图2，我们可以看到：两者除前者输出部分增加了工频变压器、后者的车载或其它直流电源输入部分增加了直流—直流变换（DC/DC）以外，其它电路部分基本相同。变压器输出方案具有电路简单、可靠性高、输出波形好、交直流间可隔离、无直流分量等优点，但也存在电源的体积、重量和输出功率受输出工频变压器限制的缺点，通常适用于输出功率较小的应用场合。逆变电路直接输出方案与前者相比具有体积小、重量轻、输出功率适应范围宽等特点，往往用于要求体积小、输出功率较大的应用领域。图1、图2中，交流市电转换成直流电压电路（AC/DC）、直流电压升压或降压电路（DC/DC）均为目前普遍使用的开关电源变换电路，遥控、线控等电路也是采用目前广泛使用的数字编、解码电路（如SC2262、SC2272），它们的工作原理和电路原理图在此不再赘述。图3为本实用新型中SPWM直流转交流逆变驱动电路模块原理图，图4为本实用新型中变压器输出桥式逆变功率放大电路原理图，图5为本实用新型中直接输出桥式逆变功率放大电路原理图。如图3所示，SPWM直流转交流逆变驱动电路中集成电路U1是一块数字化、带有输出电压反馈（VFB）等多项功能的单相SPWN逆变专用发生器芯片，它产生的逆变信号经Q2、Q3、Q4、Q5、U2、U3等元器件组成的电路转换后驱动由V1、V2、V3、V4四只场效应管等组成的桥式逆变功率放大电路，将输入的直流电压逆变转换为交流电压。如图4所示，桥式逆变电路输出的交流电压经工频变压器T升压或降压后驱动调光玻璃。输出交流电压经桥式整流、R19、R21、R23及数字电位器等组成的分压电路分压后作为输出反馈电压VFB控制集成电路U1的13脚，芯片U1测量此反馈的峰值电压并与内部基准峰值电压进行误差计算，对输出电压值作出相应快速调整。当输出交流电压由于电源电压的变化或负载变化等因素升高时，分压后的反馈电压VFB也相应变大，该电压变化经U1内部电路误差值计算后调整幅度因子乘法器系数，实现降低输出电压的目的。反之，当输出交流电压降低时，分压后的反馈电压VFB也相应变小，这一电压变化经U1内部电路误差值计算后调整幅度因子乘法器系数，实现升高输出电压的目的。芯片U1对输出反馈电压VFB的处理功能达到了稳定输出电压的目的。本专利正是利用这一稳压功能来达到连续调整输出交流电压值从而实现调光玻璃的连续调光的。如图4、5，当我们调节反馈电压分压电路的电阻R13（R19、R21也可）或U5数字电位器等组成的控制电路使得C23两端的等效电阻值变大，则输出电压在C23两端的分压VFB变大，该电压变化经U1内部电路误差值计算后调整幅度因子乘法器系数，使得输出交流电压降低；如果连续使得C23两端的等效电阻值由小变大，则该变化经U1芯片调整后就可以使得输出交流电压连续由高变低。反之，当连续使得C23两端的等效电阻值由大变小时，经U1芯片调整后就可以使得输出交流电压连续由低变高。电路中R23可调电阻如果用手调电位器取代，通过调整该电位器旋钮，就可以实现输出交流电压的手动连续调整。事实上，图中由U5数字电位器等组成的遥控、线控、光控电路也是通过持续改变数字电位器VH与VW(VL)两端的电阻值来改变VFB达到连续调整输出电压值的。U5芯片的VH、VW、VL分别对应于可调电位器的高端、中间调节端和低端，当在UP端施加控制信号，数字电位器的调节端VW由低端VL向高端VH移动，VW、VL两端电阻逐渐加大，而VH、VW两端电阻逐渐减小，这一电阻值的持续变化使得输出交流电压持续增加；反之，如果在DOWN端施加控制信号，电位器的调节端VW由高端VH向低端VL移动，VH、VW两端电阻逐渐加大，而VW、VL两端电阻逐渐减小，这一电阻值的持续变化使得输出交流电压持续减小。在遥控、线控、光控电路单元，采用目前技术成熟、使用广泛的数字编、解码芯片（如SC2262编码芯片、SC2272解码芯片）组成遥控、线控电路（此处省略其电原理图、工作原理，不再赘述），利用解码芯片解码后输出的数据信号D0、D1、D2、D3分别控制数字电位器的UP端、DOWN端、逆变芯片U1的SPWMEN（停止）端及最大输出电压控制Q2基极，既实现了通过按压遥控器和线控器的打开、关断按钮直接控制调光玻璃的全透明和不透明状态，又可以实现通过按压遥控器和线控器的上升、下降按钮连续调节调光玻璃（膜）控制电源输出交流电压的大小，最终实现了调光玻璃（膜）的透明度（透光度）的连续调整。如果将光敏器件产生的信号经转换后控制数字电位器阻值的变化，就可以实现输出电压随着外界环境光强度的变化而相应变化，达到调光玻璃透光度随环境光变化自动连续调整的光控效果。

图5电路与图4电路工作原理相同，由于没有输出变压器，增加了电感L1，以抑制高频谐波、优化输出波形。

SPWM数字化纯正弦波逆变信号发生器芯片U1具有的电压、电流、温度反馈等特性（图3中U1芯片的6、7、13、14、15、16脚等），由图3中的U4及外围电路和图4、图5中的RT1、R22、R24等元器件组成的过温、过流等保护电路，在电源出现温度过高、输出电流超过设定值及输入电压超过正常值时停止逆变电路工作，保护控制电源和调光玻璃（膜）。

另外，本电路采用的数字化单相SPWN逆变专用发生器芯片U1，还具有串行接口（图3中U1的4、5脚），可以通过RS232串行接口与外部MCU、PC及车载行车电脑进行串口通讯，利用软件程序控制逆变电路的输出电压、频率等参数，监控电路的电压、电流、温度、频率等。

本实用新型中的外部供电电源电压转换电路采用现有成熟电路，集成电路U1为8010，U2、U3为IR2110，U4为LM393，U5为DS1804、X9511。

Claims

1.一种可连续调整调光玻璃或膜透明度的智慧型电源，其特征是，所述电源包括外部供电电源电压转换电路、SPWM直流-交流逆变电路、输出反馈电压VFB调节控制电路、保护电路；SPWM直流-交流逆变电路中逆变信号发生器芯片U1的13、16脚为交流输出反馈电压VFB控制端子，改变输出反馈电压VFB分压电路的参数来改变VFB值，此电压变化经U1内部电路误差值计算后调整U1幅度因子乘法器系数使输出交流电压值产生相应变化，达到通过调整VFB值任意调节逆变电源输出交流电压值；SPWM直流-交流逆变电路中逆变信号发生器芯片U1的4、5脚为串行接口RXD、TXD端子。

2.根据权利要求1所述的可连续调整调光玻璃或膜透明度的智慧型电源，其特征是，所述外部供电电源电压转换电路是将输入的交流供电电压通过开关电源电路转换成直流电压（AC/DC），亦可是将车载及其它直流电压转换为需要的直流电压值（DC/DC），也可无此转换电路部分，而将车载及其它直流电压直接输入至后续电路。

3.根据权利要求1所述的可连续调整调光玻璃或膜透明度的智慧型电源，其特征是，所述SPWM直流-交流逆变电路中逆变信号发生器芯片U1产生的逆变信号经Q2、Q3、Q4、Q5、U2、U3元器件组成的电路放大转换后驱动由V1、V2、V3、V4组成的桥式逆变功率放大电路；视输入电压和要求的交流输出电压值，桥式逆变功率放大电路输出的交流电压可以经变压器T进行电压变换后，由交流电压输出端子P2、P3连接输出至调光玻璃（膜），亦可以经电感L1滤波后直接由交流电压输出端子P2、P3连接输出至调光玻璃或膜。

4.根据权利要求1所述的可连续调整调光玻璃或膜透明度的智慧型电源，其特征是，所述输出反馈电压VFB调节控制电路采用电位器、数字电位器或光敏器件控制分压电路中分压电阻的阻值变化；使用数字编、解码电路构成遥控、线控电路，利用解码芯片解码输出的数据信号来改变数字电位器U5控制元件的电阻值。

5.根据权利要求1所述的可连续调整调光玻璃或膜透明度的智慧型电源，其特征是，所述SPWM直流-交流逆变电路中逆变信号发生器芯片U1的6、7、13、14、15、16脚连接U4及外围电路和RT1、R22、R24若干元器件组成的过温、过流保护电路。